鄒強(qiáng) 胡挺 肖揚(yáng)帆 饒光輝 何小聰

摘要：城陵磯地區(qū)是長江中下游洪災(zāi)最頻發(fā)的區(qū)域之一，是長江水庫群防洪的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4座梯級(jí)水庫與三峽水庫組成的巨型水庫群防洪能力巨大，顯著改變了流域防洪調(diào)度格局。在概括分析城陵磯地區(qū)防洪需求，回顧三峽水庫對(duì)城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償控制水位不同階段成果的基礎(chǔ)上，剖析了優(yōu)化防洪補(bǔ)償控制水位的研究要點(diǎn)，研究了金沙江下游梯級(jí)防洪庫容投入情況，進(jìn)而明確了提高防洪補(bǔ)償控制水位的有利條件。研究結(jié)果表明：在三峽水庫水位達(dá)到城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m后，金沙江下游梯級(jí)水庫在預(yù)留40.93億m3防洪庫容的基礎(chǔ)上，尚有30億～60億m3富余防洪庫容可配合運(yùn)用，為進(jìn)一步提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位創(chuàng)造了良好條件。

摘要：防洪補(bǔ)償； 控制水位； 聯(lián)合防洪調(diào)度； 城陵磯地區(qū)； 金沙江下游梯級(jí)水庫； 三峽水庫

中圖法分類號(hào)： TV697.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.01.004

0 引 言

長江流域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)區(qū)，暴雨活動(dòng)頻繁，洪災(zāi)類型多、范圍廣，尤以中下游平原地區(qū)最為頻繁嚴(yán)重［1-2］。三峽水庫建成前，遇1954年洪水，長江中下游需妥善安排約492億m3超額洪量［3］；三峽水庫建成后，長江中下游防洪形勢(shì)得到根本改善，可確保荊江河段達(dá)到100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。三峽水庫防洪庫容相對(duì)于長江上游洪水及中下游巨大超額洪量仍顯不足，中下游部分地區(qū)尤其是城陵磯地區(qū)防洪形勢(shì)依然嚴(yán)峻［4-5］。當(dāng)中下游來水較大時(shí)，在保證荊江防洪安全的前提下，有必要實(shí)施三峽水庫對(duì)城陵磯的防洪補(bǔ)償調(diào)度，以減少城陵磯地區(qū)超額洪量［6-7］。

三峽工程初步設(shè)計(jì)階段就對(duì)城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償

調(diào)度進(jìn)行了研究設(shè)想［8］。譚培倫等［9］研究了三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償?shù)恼{(diào)度規(guī)則與初步庫容分配方案。多年來，針對(duì)三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，在三峽工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行管理等各階段，水利部長江水利委員會(huì)組織各方專家反復(fù)磋商論證，在2009年國務(wù)院批準(zhǔn)的《三峽水庫優(yōu)化調(diào)度方案》［10］中明確規(guī)定，三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位為155.00 m。在此基礎(chǔ)上，一些專家學(xué)者對(duì)優(yōu)化提高這一控制水位進(jìn)行了研究。李安強(qiáng)等［11］研究了溪洛渡、向家壩梯級(jí)水庫（以下簡稱溪向梯級(jí)）防洪庫容分配方案，提出了擴(kuò)大三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償庫容分配方案。張睿等［12］從庫區(qū)移民淹沒影響和荊江100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)兩方面，分析了提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪

補(bǔ)償控制水位的可行性。鄒強(qiáng)等［13］考慮長江上游21

座水庫群，明確了城陵磯防洪和對(duì)武漢地區(qū)防洪的關(guān)聯(lián)性，認(rèn)為城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償調(diào)度十分重要，并建議后期結(jié)合上游水庫建成投運(yùn)來提高城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位。陳桂亞［14］分析了長江流域與洞庭湖水系洪水特性，提出了8月1日后三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償庫容的釋放條件。馮寶飛等［15］模擬分析了不同典型洪水時(shí)三峽水庫對(duì)城陵磯調(diào)度效果，提出了三峽水庫對(duì)城陵磯實(shí)時(shí)防洪補(bǔ)償調(diào)度方式。龔文婷等［16］對(duì)比了不同階段三峽水庫調(diào)度規(guī)程的防洪綜合效益，認(rèn)為三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位抬高至158.00 m時(shí)綜合效益進(jìn)一步提升。文小浩等［17］研究了溪向梯級(jí)配合三峽水庫對(duì)城陵磯防洪調(diào)度優(yōu)化方法。上述研究考慮了2020年前長江上游建庫水平，開展了三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m的運(yùn)用條件、調(diào)度方式、防洪作用、綜合效益等多方面研究，有力支撐了實(shí)際洪水調(diào)度，也展望了烏東德、白鶴灘水庫投運(yùn)后進(jìn)一步提高防洪補(bǔ)償控制水位的可行性。

目前，烏東德、白鶴灘水庫（以下簡稱烏白梯級(jí)）已全面投產(chǎn)運(yùn)行，金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩梯級(jí)水庫（以下簡稱金下梯級(jí)）與三峽水庫組成的巨型水庫群總防洪庫容為376億m3，占長江上游總防洪庫容的75%，防洪能力巨大，將顯著改變金沙江下游和長江中下游防洪調(diào)度格局［18］。烏白梯級(jí)與溪向梯級(jí)在汛期共同攔蓄洪水，在確保川渝河段宜賓、瀘州、重慶地區(qū)防洪安全的前提下，通過攔洪削峰，直接減少了匯入三峽水庫的洪水，進(jìn)一步提升了三峽水庫對(duì)中下游的防洪能力。在新的上游水庫建庫條件下，開展三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

基于此，本文概括性分析了城陵磯地區(qū)防洪需求，回顧了三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位不同階段的成果，剖析了優(yōu)化防洪補(bǔ)償控制水位的研究要點(diǎn)，明確了提高防洪補(bǔ)償控制水位的有利條件。

1 城陵磯地區(qū)防洪需求

1.1 城陵磯地區(qū)防洪現(xiàn)狀

城陵磯地區(qū)位于長江及洞庭湖匯流之處，扼守荊江和洞庭湖出口，由于洞庭湖四水水系（湘江、資水、沅江、澧水）及由松滋、太平、藕池等口分流入洞庭湖的洪水經(jīng)洞庭湖調(diào)蓄后均由城陵磯匯入長江，加上上荊江的來水，往往在城陵磯附近形成巨大洪峰，如1931，1935，1954年城陵磯最大總?cè)肓鳎ㄒ瞬?、洞庭湖四水及區(qū)間來水的總和）均達(dá)100 000 m3/s以上，遠(yuǎn)超堤防的抗御能力。城陵磯河段成災(zāi)的洪水往往峰高量大，綿延1～2個(gè)月，造成城陵磯附近地區(qū)巨大的分洪壓力［19］。

城陵磯地區(qū)周圍分布著眾多蓄滯洪區(qū)。根據(jù)長江流域防洪規(guī)劃和資料更新，目前中下游46處蓄滯洪區(qū)的總蓄洪容積為590億m3，其中城陵磯附近地區(qū)為340億m3［20］。由于蓄滯洪區(qū)運(yùn)用較為困難，分洪的代價(jià)很大，防洪矛盾突出。

1.2 城陵磯地區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)

城陵磯河段依靠堤防可防御10～20 a一遇洪水，在上游水庫群配合下通過三峽水庫調(diào)節(jié)，遇1931，1935，1954年大洪水，可大幅減少分蓄洪量和土地淹沒，考慮本地區(qū)蓄滯洪區(qū)配合運(yùn)用，可防御1954年洪水；一般年份（包括1998年洪水）基本上可不分洪（各支流尾閭除外）［14］。

1.3 洪水遭遇分析

城陵磯地區(qū)洪水以宜昌站以上來水占主導(dǎo)地位，洞庭湖洪水為重要組成部分。根據(jù)1951～2017年共67 a數(shù)據(jù)［19］，分析長江干流洪水與洞庭湖水系洪水遭遇規(guī)律。

（1） 最大洪峰遭遇。統(tǒng)計(jì)宜昌、城陵磯兩站最大洪峰出現(xiàn)日期發(fā)現(xiàn)，宜昌站最大洪峰主要出現(xiàn)在7，8，9月，城陵磯站最大洪峰主要出現(xiàn)在6，7，8月。同時(shí)，6月中旬前宜昌與洞庭湖區(qū)洪峰基本不重疊，6月下旬開始洪峰重疊逐漸增多，后汛期8月25日以后，宜昌站年最大洪水與洞庭湖洪水未發(fā)生遭遇。

（2） 最大洪水過程遭遇。洞庭湖5～10月最大洪水出現(xiàn)時(shí)間早于長江上游干流，且長江上游干流與洞庭湖最大洪峰出現(xiàn)時(shí)間無明顯相應(yīng)性，最大洪峰不同步。在6月中旬前一般年份宜昌與洞庭湖區(qū)洪峰不發(fā)生遭遇，8月25日以后，宜昌洪水與洞庭湖區(qū)無洪水遭遇發(fā)生。

綜上，洞庭湖區(qū)發(fā)生洪水的時(shí)間明顯早于宜昌洪水，進(jìn)入7月中下旬后洞庭湖洪水已基本結(jié)束，從最大5 d洪量、洪峰流量、候平均流量散點(diǎn)分布看，長江干流與洞庭湖洪水遭遇以中小洪水遭遇為主；8月下旬以后洞庭湖區(qū)基本無洪水發(fā)生，與長江干流洪水遭遇幾率很小，且量級(jí)不大。因此，金下梯級(jí)配合三峽水庫對(duì)城陵磯補(bǔ)償調(diào)度的機(jī)會(huì)相應(yīng)減少，剩余防洪庫容較多，具備提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的運(yùn)用條件。

1.4 城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償調(diào)度方式

結(jié)合《關(guān)于2023年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃的批復(fù)》［21］，針對(duì)城陵磯地區(qū)的水庫群聯(lián)合防洪補(bǔ)償調(diào)度方式為：當(dāng)城陵磯地區(qū)發(fā)生洪水時(shí)，充分利用河湖泄蓄洪水，利用三峽等水庫聯(lián)合攔蓄洪水，控制城陵磯站水位不超過34.40 m。其中梨園、阿海、金安橋、龍開口、魯?shù)乩⒂^音巖、錦屏一級(jí)、二灘、瀑布溝、亭子口、草街、構(gòu)皮灘、思林、沙沱、彭水等水庫，結(jié)合所在河流防洪任務(wù)，實(shí)施與三峽水庫同步攔蓄洪水的調(diào)度方式，適當(dāng)控制水庫下泄；金下梯級(jí)在留足川渝河段所需防洪庫容的前提下，根據(jù)三峽水庫預(yù)報(bào)水情實(shí)施攔蓄，削減進(jìn)入三峽水庫的洪峰或減少入庫洪量；洞庭湖水系水庫防洪調(diào)度在滿足本流域防洪要求的前提下，與干流防洪調(diào)度相協(xié)調(diào)。當(dāng)三峽水庫對(duì)城陵磯地區(qū)的防洪補(bǔ)償調(diào)度庫容用完后，預(yù)報(bào)城陵磯站水位仍將達(dá)到34.40 m并繼續(xù)上漲，視實(shí)時(shí)水情工情，相機(jī)運(yùn)用重要蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)分洪。若城陵磯站水位達(dá)到34.40 m，但沙市站水位低于44.50 m且漢口站水位低于29.00 m，城陵磯站運(yùn)行水位可抬高至34.90 m運(yùn)用。

2 不同階段研究成果

長期以來，水利部長江水利委員會(huì)、中國長江三峽集團(tuán)有限公司等單位持續(xù)深入組織開展三峽水庫調(diào)度技術(shù)攻關(guān)，取得了一批卓有成效的研究成果和技術(shù)體系，編制完成了一系列具有代表性的三峽水庫調(diào)度指導(dǎo)文件。

（1） 《長江三峽水利樞紐初步設(shè)計(jì)報(bào)告》（以下簡稱《初步設(shè)計(jì)報(bào)告》）［8］。防洪調(diào)度方式主要為對(duì)荊江河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度，也初步研究設(shè)想了同時(shí)考慮對(duì)荊江河段和城陵磯河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度。其中，對(duì)荊江河段的補(bǔ)償調(diào)度方式重點(diǎn)是防御上游特大洪水，但此時(shí)三峽水庫防洪庫容利用效率不夠高，難以適應(yīng)中下游防洪要求，若再遇1954，1998年等流域性大洪水，三峽水庫還需兼顧對(duì)城陵磯河段的防洪。

（2） 2009年國務(wù)院批準(zhǔn)的《三峽水庫優(yōu)化調(diào)度方案》（以下簡稱《優(yōu)化調(diào)度方案》）［10］。以《初步設(shè)計(jì)報(bào)告》研究設(shè)想為基礎(chǔ)，在保證樞紐大壩安全和不降低荊江防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提出了三峽水庫兼顧對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度方式，防洪補(bǔ)償控制水位為155.00 m，三峽水庫防洪庫容自下而上分為三部分，其中第一部分庫容約56.5億m3（相應(yīng)水位145.00～155.00 m），用于兼顧城陵磯地區(qū)防洪；第二部分庫容182.3億m3（相應(yīng)水位145.00～171.00 m），用于荊江河段防洪補(bǔ)償；第三部分庫容約39.2億m3（相應(yīng)水位171.00～175.00 m），用于防御上游特大洪水。這一優(yōu)化調(diào)度方案提高了水庫防洪效益，減少了分洪量和蓄滯洪區(qū)使用幾率，以1954年洪水為例，相比初步設(shè)計(jì)，采用該方案可減少長江中下游分洪量27.0億m3。

（3） 2015年水利部批復(fù)的《三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程》（以下簡稱《調(diào)度規(guī)程2015版》）［22］?！墩{(diào)度規(guī)程2015版》沿用了優(yōu)化調(diào)度方案中的三峽水庫防洪調(diào)度方式，提出運(yùn)用155.00 m以下56.5億m3防洪庫容兼顧對(duì)城陵磯河段進(jìn)行防洪補(bǔ)償調(diào)度。同時(shí)，《調(diào)度規(guī)程2015版》編制說明也指出，“隨著上游一大批具有防洪庫容的水庫投運(yùn)，兼顧對(duì)城陵磯河段的防洪調(diào)度今后可進(jìn)一步優(yōu)化”。

（4） 2020年水利部批復(fù)的《三峽（正常運(yùn)行期）-葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程（2019年修訂版）》（以下簡稱《調(diào)度規(guī)程2019修訂版》）［23］。進(jìn)一步深化了汛期運(yùn)行水位上浮、汛末防洪庫容釋放、提高對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位、中小洪水減壓調(diào)度方式等研究成果。在提高對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位方面指出，通過溪洛渡、向家壩等上游水庫群與三峽水庫聯(lián)合調(diào)度，對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度水位原則上不超過158.00 m。

對(duì)于三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位研究的不同階段成果及本文研究設(shè)想如圖1所示。

3 研究設(shè)想

3.1 金下梯級(jí)防洪庫容預(yù)留方式

依據(jù)金下梯級(jí)防洪任務(wù)，結(jié)合川渝河段及長江中游重要控制站點(diǎn)的洪水遭遇特性［24］，分析金下梯級(jí)多區(qū)域防洪協(xié)同效果，明確了154.93億m3總防洪庫容分配方案，包括兩方面。

（1） 川渝河段。

川渝河段宜賓與瀘州河段防洪協(xié)同性較好，在對(duì)瀘州河段防洪時(shí)可兼顧宜賓河段防洪需求，防洪庫容可共用。金下梯級(jí)為宜賓河段防洪預(yù)留庫容為9.1億m3，為宜賓、瀘州河段共同預(yù)留防洪庫容為14.6億m3，可將宜賓、瀘州河段主城區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高至50 a一遇。

同時(shí)，重慶與宜賓、瀘州河段防洪協(xié)同性與洪水地區(qū)組成相關(guān)。在不兼顧宜賓、瀘州河段防洪安全時(shí)，需要為重慶河段單獨(dú)預(yù)留防洪庫容22億m3，確保重慶河段防洪標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)到100 a一遇。當(dāng)以金沙江干流來水為主時(shí)，在兼顧宜賓、瀘州河段50 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要為重慶河段預(yù)留防洪庫容29.6億m3，確保重慶河段防洪標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)到100 a一遇；當(dāng)以嘉陵江等支流來水為主時(shí)，若為重慶河段預(yù)留防洪庫容無法兼顧宜賓、瀘州河段防洪安全，則仍需單獨(dú)為宜賓、瀘州河段留足14.6億m3防洪庫容，以防御金沙江干流洪水。

（2） 長江中下游。

川渝河段重慶和長江中游荊江河段防洪協(xié)同性較好，對(duì)荊江河段防洪時(shí)可兼顧重慶河段的防洪需求，防洪庫容可共用。當(dāng)三峽水庫水位達(dá)到城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m后，為確保荊江河段100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，金下梯級(jí)需預(yù)留

防洪庫容40.93億m3。考慮防洪協(xié)同性，為荊江河段預(yù)留的40.93億m3防洪庫容與為重慶河段防洪單獨(dú)預(yù)留的22.00億m3防洪庫容可共用，但與為宜賓、瀘州河段防洪單獨(dú)預(yù)留的14.60億m3防洪庫容無法共用。因此，金沙江下游四庫預(yù)留40.93億m3防洪庫容用于荊江河段防洪，并兼顧為重慶河段防洪，但不兼顧宜賓、瀘州河段防洪。

金下梯級(jí)防洪庫容預(yù)留方案為：① 為宜賓、瀘州河段預(yù)留防洪庫容14.60億m3；② 為荊江、重慶河段預(yù)留防洪庫容40.93億m3；③ 除以上庫容外，99.40億m3防洪庫容用于配合三峽水庫對(duì)長江中下游防洪，且主要為城陵磯河段防洪，以減少城陵磯河段超額洪量。一般來說，當(dāng)長江中下游發(fā)生洪水時(shí)，若荊江河段有防洪需求，城陵磯河段也需要進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)度。

本次在不改變金下梯級(jí)上述14.60億m3和40.93億m3防洪庫容預(yù)留的基礎(chǔ)上，針對(duì)99.40億m3防洪庫容進(jìn)行挖掘，即當(dāng)三峽水庫水位達(dá)到158.00 m后，若金下梯級(jí)動(dòng)用防洪庫容少于99.4億m3，則可適當(dāng)抬高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位。

3.2 本文研究思路

在上游水庫群配合下，三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位確定及進(jìn)一步提高，須考察兩方面風(fēng)險(xiǎn)要素［12，25］：荊江河段100 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)和三峽庫區(qū)回水淹沒影響。根據(jù)《調(diào)度規(guī)程2019修訂版》，通過溪向梯級(jí)預(yù)留的40.93億m3防洪庫容對(duì)三峽水庫入庫洪水?dāng)r蓄削峰，確保了荊江地區(qū)防洪安全，降低了三峽水庫回水水面線，三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位可由155.00 m提高至158.00 m。

進(jìn)一步納入烏白梯級(jí)，在三峽水庫水位達(dá)到158.00 m 時(shí)金下梯級(jí)配合三峽水庫如果不少于40.93億m3，則具備進(jìn)一步提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的外部條件。因此，有必要分析金下梯級(jí)防洪庫容增量作用。具體研究思路為：① 細(xì)分金下梯級(jí)對(duì)川渝河段和長江中下游多區(qū)域防洪庫容分配方案；② 通過典型洪水計(jì)算，探討可用于配合城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位提高的金下梯級(jí)富余防洪庫容；③ 基于不同典型頻率洪水，考察進(jìn)一步提高城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位對(duì)荊江河段防洪和庫區(qū)回水的影響；④ 綜合以上兩方面風(fēng)險(xiǎn)分析，提出三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化方案。本文首先開展前兩方面研究，在明晰金下梯級(jí)防洪庫容劃分的前提下，通過典型洪水調(diào)洪演算，分析提出進(jìn)一步提高防洪補(bǔ)償控制水位的有利條件。

4 上游水庫群配合三峽水庫對(duì)中下游聯(lián)合防洪調(diào)度

4.1 金下梯級(jí)配合三峽水庫對(duì)中下游防洪調(diào)度方式

上游水庫配合三峽水庫對(duì)中下游防洪調(diào)度，防洪庫容投入主要有兩種策略：① 攔量策略，通過聯(lián)合調(diào)度產(chǎn)生時(shí)間效應(yīng)，即長江中下游有防洪需求時(shí)，三峽水庫實(shí)施防洪調(diào)度，此時(shí)上游水庫同步攔蓄，通過攔基流方式減少三峽水庫入庫洪水，以延長三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償時(shí)間，進(jìn)而減少中下游分洪量；② 削峰策略，通過聯(lián)合調(diào)度置換空間效應(yīng)，即結(jié)合水文預(yù)報(bào)，上游水庫對(duì)三峽水庫入庫洪水削峰，降低三峽水庫回水水面線、確保荊江河段防洪安全，為適當(dāng)提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償水位、擴(kuò)大對(duì)城陵磯防洪庫容創(chuàng)造條件。

（1） 溪向梯級(jí)配合三峽水庫攔蓄方式。

考慮到溪向梯級(jí)與三峽水庫同步攔蓄時(shí)，受下游成災(zāi)時(shí)段不連續(xù)特性影響，防洪庫容利用效率不高，因此采取分級(jí)攔蓄方式［11，25］：① 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過56 700 m3/s時(shí)，溪向梯級(jí)攔蓄速率為2 000 m3/s；② 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后枝城站流量超過56 700 m3/s，三峽水庫入庫超過55 000 m3/s時(shí)，溪向梯級(jí)攔蓄速率為4 000 m3/s；③ 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后三峽水庫入庫超過60 000 m3/s 時(shí)，溪向梯級(jí)攔蓄速率為6 000 m3/s；④ 當(dāng)預(yù)報(bào)2 d后三峽水庫入庫流量超過70 000 m3/s時(shí)，溪向梯級(jí)攔蓄速率為10 000 m3/s。

（2） 烏白梯級(jí)配合三峽水庫攔蓄方式。

鑒于烏白梯級(jí)距離防洪對(duì)象較遠(yuǎn)，區(qū)間洪水組成復(fù)雜，為提高防洪庫容使用率，在長江中下游需三峽水庫攔洪時(shí)，烏白梯級(jí)采用攔量策略，以等蓄量方式在三峽水庫對(duì)城陵磯補(bǔ)償調(diào)度時(shí)同步攔蓄［26］。

結(jié)合烏東德水庫調(diào)度規(guī)程［26］，參考金沙江中游攔蓄量及長江中下游洪水特性，并兼顧興利，烏東德水庫配合三峽水庫采用三級(jí)攔蓄調(diào)度方式：① 當(dāng)烏東德水庫入庫流量小于15 000 m3/s時(shí)，攔蓄速率為2 000 m3/s；② 當(dāng)烏東德水庫入庫流量達(dá)到15 000 m3/s而小于20 000 m3/s時(shí)，攔蓄速率為2 500 m3/s；③ 當(dāng)烏東德水庫入庫流量達(dá)到20 000 m3/s時(shí)，攔蓄速率為3 000 m3/s。同時(shí)，白鶴灘水庫根據(jù)自身來水條件，也采用上述三級(jí)攔蓄調(diào)度方式。

4.2 長江上游水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度模型

本次以長江上游25座水庫群為研究對(duì)象（見圖2），根據(jù)搭建完成的具有“時(shí)-空-量-序-效”多維度屬性的水庫群多區(qū)域協(xié)同防洪調(diào)度模型，針對(duì)多場(chǎng)次典型洪水，實(shí)施長江上游水庫群聯(lián)合防洪調(diào)度計(jì)算分析。詳細(xì)研究成果可見文獻(xiàn)［27］。

4.3 聯(lián)合防洪調(diào)度效果分析

選取1931，1935，1954，1968，1969，1980，1983，1988，1996，1998，1999，2002，2003，2016，2017，2020等16個(gè)典型年進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，并考慮烏白梯級(jí)水庫投入與否兩種工況，統(tǒng)計(jì)得到金下梯級(jí)投入防洪庫容（見表1）。

由表1可得到以下基本結(jié)論：

（1） 通過烏白梯級(jí)攔蓄洪水，溪向梯級(jí)動(dòng)用防洪庫容減少、靈活性提高。

一方面，減少了三峽水庫入庫洪水，在需要溪向梯級(jí)配合三峽水庫削減洪峰時(shí)，按對(duì)應(yīng)的三峽水庫入庫判定條件，減少了溪向梯級(jí)動(dòng)用庫容；另一方面，通過延長三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償時(shí)間，間接地減少了溪向梯級(jí)動(dòng)用防洪庫容的時(shí)間和規(guī)模。這樣，由于溪向梯級(jí)剩余防洪庫容多，為降低三峽庫區(qū)回水水面線和提高荊江河段防洪能力提供了有利條件。

（2） 金下梯級(jí)配合三峽水庫聯(lián)合防洪，具備進(jìn)一步提高城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償控制水位的條件。

針對(duì)實(shí)際發(fā)生的16場(chǎng)典型洪水，烏白梯級(jí)在三峽水庫水位在145.00 m時(shí)就配合實(shí)施對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度，投入防洪庫容平均值為36.6億m3，距烏白梯級(jí)總體防洪庫容99.4億m3尚有較大空間，仍有62.8億m3防洪庫容可繼續(xù)使用。若不考慮1954，1998，2020年全流域型大洪水，烏白梯級(jí)投入防洪庫容平均值為29.0億m3，剩余防洪庫容有近70.0億m3，后續(xù)有很大防洪能力配合三峽水庫進(jìn)行攔洪錯(cuò)峰，可降低三峽水庫回水水面線和確保荊江地區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)，可為適當(dāng)擴(kuò)大三峽水庫對(duì)城陵磯地區(qū)防洪補(bǔ)償庫容提供有利條件。

綜合上述分析可知，在長江上游水庫群聯(lián)合調(diào)度下，三峽水庫對(duì)荊江河段防洪補(bǔ)償調(diào)度階段，針對(duì)上中游型洪水、中下游型洪水、一般型中小洪水，溪向梯級(jí)預(yù)留有40.93億m3防洪庫容，烏白梯級(jí)剩余40億～90億m3防洪庫容可進(jìn)一步配合運(yùn)用；針對(duì)全流域型洪水，溪向梯級(jí)預(yù)留有40.93億m3防洪庫容，烏白梯級(jí)剩余30億～40億m3防洪庫容可進(jìn)一步配合運(yùn)用。

5 三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的優(yōu)化條件

三峽水庫單庫條件下已能解決1954年和1998年大洪水時(shí)荊江河段分洪問題；同時(shí)，在金下梯級(jí)40.93億m3防洪庫容的配合下，三峽水庫從158.00 m起調(diào)若遭遇100 a一遇設(shè)計(jì)洪水，可在不超過171.00 m水位情況下確保荊江河段防洪安全。目前，金下梯級(jí)總防洪庫容已由55.53億m3擴(kuò)大到154.93億m3，可用于配合三峽水庫對(duì)中下游防洪的庫容由40.93億m3擴(kuò)大到140.33億m3，若繼續(xù)增加上游水庫群配合三峽水庫對(duì)荊江河段防洪補(bǔ)償庫容，對(duì)減少荊江河段分洪量或提高其防洪標(biāo)準(zhǔn)至幾百年一遇以上，意義均不大，逐步減少中下游尤其是城陵磯地區(qū)分洪量是新時(shí)期重點(diǎn)防洪任務(wù)。即應(yīng)通過金下梯級(jí)減少三峽水庫入庫洪量、削減三峽水庫入庫洪峰，通過金下梯級(jí)防洪庫容置換三峽水庫對(duì)荊江河段防洪庫容，提高對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位，以擴(kuò)大對(duì)城陵磯地區(qū)的防洪作用。

從流域防洪安全可靠、穩(wěn)妥的角度出發(fā)，在滿足158.00 m時(shí)需要金下梯級(jí)預(yù)留的40.93億m3防洪庫容以外，金下梯級(jí)仍然有30億～60億m3剩余防洪庫容可配合運(yùn)用，相比《調(diào)度規(guī)程2019修訂版》［23］中僅考慮溪向梯級(jí)40.93億m3防洪庫容預(yù)留條件大幅增加了，表明在目前三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m基礎(chǔ)上，金下梯級(jí)配合防洪庫容可由 40.93 億m3增加至70億～100億m3，具備進(jìn)一步提高該控制水位的有利條件。

6 結(jié)語與展望

隨著烏東德、白鶴灘水電站建成投運(yùn)，金下梯級(jí)對(duì)流域防洪調(diào)度格局產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，在此背景下，擴(kuò)大以三峽水庫為核心的長江上游水庫群對(duì)城陵磯地區(qū)的防洪作用值得深入探討。本文回顧了三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位的不同階段研究成果，闡明了金下梯級(jí)防洪庫容運(yùn)用定位，剖析了提高這一控制水位的研究要點(diǎn)，通過典型洪水演算，提出三峽水庫達(dá)到城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位158.00 m后，金下梯級(jí)有70億～100億m3防洪庫容可配合運(yùn)用，具備提高防洪補(bǔ)償控制水位的有利條件。當(dāng)然，隨著長江上游水庫群防洪調(diào)度優(yōu)化研究的持續(xù)推進(jìn)和金中龍頭梯級(jí)水庫等上游水庫的規(guī)劃建設(shè)，雅礱江梯級(jí)等其他上游水庫在三峽水庫達(dá)到158.00 m后可能還有一定防洪庫容，也可為提高防洪補(bǔ)償控制水位提供條件。

下一步，將基于研究提出的金下梯級(jí)防洪庫容富余條件，開展提高三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位后庫區(qū)回水和荊江河段防洪兩方面的風(fēng)險(xiǎn)分析，提出三峽水庫對(duì)城陵磯防洪補(bǔ)償控制水位優(yōu)化運(yùn)用方案，為在新形勢(shì)下充分發(fā)揮長江流域水庫群防洪效益提供技術(shù)支撐。

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（編輯：謝玲嫻）

Controlled water level of Three Gorges Reservoir carrying out compensation dispatch to Chenglingji Area Ⅰ：demand analysis and optimization condition

ZOU Qiang1，2，HU Ting3，XIAO Yangfan3，RAO Guanghui1，2，HE Xiaocong1，2

（1.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China； 2.Hubei Key Laboratory of Basin Water Security，Wuhan 430010，China； 3.China Three Gorges Corporation，Yichang 443133，China）

Abstract：

Chenglingji Area is the most frequent flooded area in the lower-middle reaches of Changjiang River，and is the key flood control protection object of reservoir group in Changjiang River.At present，the huge reservoir group of Wudongde，Baihetan，Xiluodu，Xiangjiaba and Three Gorges has huge flood control capacity，which has significantly changed the flood control pattern of Changjiang River Basin.In this study，we systematically summarized the flood control requirement of Chenglingji Area，and briefly reviewed the achievements of flood control compensation level of Three Gorges Reservoir to Chenglingji Area in different stages，and then analyzed the further research points and flood control storage of cascade reservoirs in the lower reaches of Jinsha River，and finally explicated the favorable conditions for further improvement of this control level.The results show that after the water level of Three Gorges Reservoir reaches the Chenglingji flood controlled level of 158.00 m，on the basis of 40.93×108 m3 reserved flood control storage，there is still 30×108～60×108 m3 remaining flood control storage of cascade reservoirs in the lower reaches of Jinsha River，which creates a favorable condition for further improvement of the flood control compensation level.

Key words：

flood control compensation；control water level；joint flood control operation；Chenglingji Area；cascade reservoirs in lower reaches of Jinsha River；Three Gorges Reservoir